Wie werden DNA-Microarrays beim Studium der Genomik eingesetzt?

Ein DNA-Microarray ist eine Sammlung von DNA-Spots, die an einer festen Oberfläche befestigt sind. Bei der Untersuchung der Genomik können DNA-Mikroarrays verwendet werden, um entweder gleichzeitig das Expressionsniveau einer großen Anzahl von Genen zu messen oder um die verschiedenen Regionen eines Genoms zu untersuchen.

Die in DNA-Microarrays verwendeten mikroskopischen Chips bestehen aus hochspezifischen Sonden, die zu Ziel-DNA-Sequenzen komplementär sind. Diese Sonden können ein Teil von Genen sein. Daher kann jeder DNA-Punkt ein bestimmtes DNA-Fragment eines Genoms enthalten. Die Informationen über die Genomsequenzen können verwendet werden, um das vollständige Transkriptionsprogramm eines bestimmten Organismus während Entwicklungsprozessen oder spezifischen physiologischen Reaktionen zu analysieren.

Wichtige Bereiche

1. Was sind DNA-Microarrays?
     - Definition, Zweck, Spots
2. Wie werden DNA-Microarrays beim Studium der Genomik eingesetzt?
     - Analyse der Transkription

Schlüsselbegriffe: cDNA, DNA Microarray, Fluoreszenz, Genomsequenzen, mRNA, Transkription

Was sind DNA-Microarrays?

DNA-Mikroarray bezieht sich auf eine Ansammlung von einzelsträngigen DNA-Molekülen hoher Dichte, die an einer festen Oberfläche befestigt sind. Es wird bei der Analyse der Expression von Tausenden von Genen gleichzeitig verwendet. Im Allgemeinen wird ein etwa 1 kb großer Teil des kodierenden Bereichs jedes Gens auf eng beabstandete Punkte auf der Oberfläche eines Objektträgers aufgebracht. Typischerweise enthält ein Array / Gen-Chip von 2 × 2 cm etwa 6000 DNA-Stellen. Ein DNA-Microarray-Chip ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: DNA Microarray

Wie werden DNA-Microarrays beim Studium der Genomik eingesetzt?

DNA-Mikroarrays können verwendet werden, um die Expression von Genen im Genom zu identifizieren. Dieser Prozess umfasst die Isolierung der gesamten mRNA eines bestimmten Zelltyps unter definierten physiologischen Bedingungen. Dann werden reverse Transkriptionsreaktionen durchgeführt, um cDNA aus mRNA herzustellen. Hier werden DNA-Primer zusammen mit DNA-Nukleotiden verwendet, die eine geringe Konzentration markierter Nukleotide mit grünem Fluoreszenzfarbstoff enthalten. Diese cDNA wird mit den komplementären DNA-Sonden im Chip hybridisiert. Wenn zwei Genome miteinander verglichen werden sollen, kann die cDNA des zweiten Genoms mit einem Fluoreszenzfarbstoff einer anderen Farbe wie Rot markiert werden. Das Verfahren des DNA-Microarrays ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: DNA-Microarray-Verfahren

Der Gen-Chip kann unter dem Scanning-Lasermikroskop auf die Emission von Fluoreszenz analysiert werden. Die richtige Hybridisierung von Ziel-DNA mit DNA-Sonden im DNA-Microarray ergibt die entsprechende Fluoreszenzfarbe. Da der DNA-Mikroarray durch Anwendung bekannter DNA-Sequenzen hergestellt wird, können die im Genom exprimierten Gene identifiziert werden. Das Wissen über DNA-Sequenzen, die durch Genomik erhalten werden, ist für die Herstellung von DNA-Mikroarrays, insbesondere für ein bestimmtes Zielgenom, von entscheidender Bedeutung.

Fazit

DNA-Microarrays sind mikroskopische Chips, die Punkte definierter DNA-Sonden enthalten. Diese Spots können mit der aus einem Zielgenom hergestellten DNA hybridisiert werden, um die Expressionsniveaus unter einem bestimmten physiologischen Zustand zu identifizieren.

Referenz:

1. Lodish, Harvey. "DNA-Microarrays: Analyse der genomweiten Expression." Molekulare Zellbiologie. 4. Ausgabe., US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA microarray" Von Guillaume Paumier (Benutzer: guillom) - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. „Microarray-Schema“ Nach Benutzer: Larssono - Eigenes Werk des ursprünglichen Uploaders (Public Domain) über Commons Wikimedia